古細菌ゲノムに散在する可動性イントロンの集団内伝播と進化のダイナミクス

散布在古细菌基因组中的移动内含子的群体内传播和进化动力学

• 批准号: 15013229
• 负责人: 野村 紀通
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013229/
• 关键词: 古細菌; ゲノム多型; イントロンホーミング; 遺伝子水平伝播; ホーミングエンドヌクレアーゼ; 利己的遺伝子; 可動性イントロン; 超好熱菌

1.古細菌ゲノムに散在する「可動性イントロン」の発見約60種の古細菌のゲノム比較解析の結果,一部の古細菌イントロンがゲノム間を水平伝播する可動遺伝因子であることを明らかにした.また,可動性イントロンの挿入が頻発するホットスポットはrRNA遺伝子内部の19箇所に限定されること,可動性イントロン挿入パターンは同種内の近縁株間でも著しい多様性があることを明らかにした.2.イントロン水平伝播の鍵酵素であるLAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HEase)の性状解析(1)古細菌ゲノムに散在する可動性イントロン内部にORFを見いだし,これらの産物がLAGLIDADGファミリーに属する部位特異的二本鎖DNA切断酵素であることを実験的に明らかにした.19種の新規な認識配列をもつ酵素を同定し,I-ApeI,I-ApeII,I-PogI,I-Tsp061I等と名づけた.いずれも14〜22bpの長さの偽回文配列または非回文配列を認識するレアカッター酵素であることを明らかにした.(2)I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に一塩基置換を導入してDNA切断活性を検討した結果,これらの酵素が標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識することを示した.(3)I-ApeIIは立体構造がフォールドレベルで異なるHis-Cys boxファミリーHEase,I-PpoI(細胞性粘菌Physarum polycephalum由来)と同一塩基配列を認識するイソシゾマーであった.塩基置換基質に対する切断効率の違いから,イソシゾマー間で基質認識様式が異なることを示した.(4)I-PogIの認識配列の特徴から,このHEaseをコードするイントロンの転移機構として,近傍に挿入されている別のイントロンと同時に転移する"co-homingモデル"を提案した.(5)I-Tsp061Iの結晶について空間群R32,格子定数a=b=95.4Å,c=192.2Å,到達分解能2.3ÅのX線回折データを得た.多波長異常分散法によって精密立体構造を解析することに成功し,DNA結合表面の構造要素を特定した.

1。散布在古细胞基因组中的“移动内含子”的发现，对大约60种古细菌基因组的基因组进行比较表明，某些古细胞内含子是在基因组之间水平传播的移动遗传因子。此外，热点移动内含子经常限制在rRNA基因内的19个位置，而移动内含子的插入模式甚至在同一物种内的相关菌株中也有明显不同。 2。在散布在古细胞基因组中的移动内含子中，在散布的移动内含子中发现了laglidadg-type的归巢核酸酶（Hease），这是一种水平传播（1）ORF的关键酶，我们实验性地表明，它是一个位点特定的DNA cleavage enzysemevage enzysemevage enzyzysemeevage glid glid glid glid glid glid glid glighnzemee。我们确定了具有新型识别序列的19种酶，并将其命名为I-Apei，I-POGI，I-POGI，I-TSP061I等。所有这些酶都是稀有的切割酶，它们识别为14-22 bp的伪造或非核酸内粒子序列。 （2）我们通过将单碱基取代引入I-APEI和I-APEII的识别序列中，研究了DNA裂解活性，结果表明，这些酶在目标序列中紧密识别了一定数量的碱基。 （3）I-Apeii在折叠水平上具有不同的三维结构。 Isoschizomer识别与Box系列hease和I-PPOI相同的基础序列（源自细胞粘液型物理多头体）。碱基取代基底物的裂解效率差异表明底物识别模式之间的差异不同。 （4）基于I-POGI的识别序列的特征，我们提出了一个“共归纳模型”，该模型同时转移到附近插入的另一个内含子作为转移编码此hease的内含子的机制。 （5）获得了I-TSP061I晶体的X射线衍射数据，该数据获得了空间组R32，晶格常数a = B =95.4Å，C =192.2Å，可获得2.3Å的可及分辨率。我们使用多波长异常分散方法成功地分析了精确的三维结构，并确定了DNA结合表面上的结构元素。

项目成果

Nakayama, H., Morinaga, Y., Nomura, N., et al.: "An archaeal homing endonuclease I-PogI cleaves at the insertion site of the neighboring intron, which has no nested open reading frame"FEBS Letters. 544巻1-3号. 165-170 (2003)

Nakayama, H.、Morinaga, Y.、Nomura, N. 等人：“古细菌归巢核酸内切酶 I-PogI 在邻近内含子的插入位点进行切割，该内含子没有嵌套的开放阅读框”FEBS Letters 544 No。 1-3。165-170（2003）

Itoh, T., Nomura, N., Sako, Y.: "Distribution of 16S rRNA introns among the family Thermoproteaceae and their evolutionary implications"Extremophiles. 7巻3号. 229-233 (2003)

Itoh, T.、Nomura, N.、Sako, Y.：“Thermoproteaceae 家族中 16S rRNA 内含子的分布及其进化意义”，第 7 卷，第 3 期。229-233 (2003)